(57)【要約】液体の注入／吸引により駆動する駆動部１３と、チューブ１２と、チューブ１２を介して駆動部１３に液体を注入／吸引するシリンジポンプ１１と、内部圧力を測定する圧力センサ１４と、内部圧力によるチューブ１２の体積変化量ΔＶを予め記憶する記憶部５６と、体積変化量ΔＶ、内部圧力Ｐ、および、駆動部１３に注入／吸引する液体の体積Ｖ０、にもとづいてシリンジポンプ１１を制御する制御部５７と、を具備するアクチュエータシステム１０。
2011013425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、
管路と、
前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、
前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、
前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備することを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項２】
前記流体供給部が、前記管路に注入／吸引する前記流体の体積を計測可能なシリンジポンプであることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項３】
前記流体が前記駆動部と前記管路と前記流体供給部とが形成する密閉空間内を移動することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項４】
前記流体供給部が被検体の体外に配設され、前記管路を介して前記被検体の体内に挿入された前記駆動部に前記流体を注入／吸引することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項５】
前記記憶部が記憶する前記体積変化量が、前記被検体の体内温度における値であることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータシステム。
【請求項６】
前記管路が、前記流体供給部から着脱自在であり、
前記駆動部または前記管路が識別情報を記憶する識別部を有し、
前記制御部が、前記体積変化量、前記内部圧力、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、および前記識別情報にもとづいて、前記流体供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項７】
前記流体が液体であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項８】
前記液体が生理食塩水であることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータシステム。
【請求項９】
前記流体が気体であり、
前記記憶部が、さらに前記気体の体積弾性率を予め記憶し、
前記制御部が、前記記憶部が記憶する前記体積変化量および前記体積弾性率と、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力と、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積と、にもとづいて前記流体供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１０】
流体の注入／吸引により駆動する湾曲部を、構成する駆動部と、
管路と、
前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、
前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、
前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備するアクチュエータシステムを有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１１】
前記流体供給部が、前記管路に注入／吸引する前記流体の体積を計測可能なシリンジポンプであることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記流体が前記駆動部と前記管路と前記流体供給部とが形成する密閉空間内を移動することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記流体供給部が被検体の体外に配設され、前記管路を介して前記被検体の体内に挿入された前記駆動部に前記流体を注入／吸引することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記液体が生理食塩水であることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の注入／吸引により駆動する駆動部を具備するアクチュエータシステムおよび前記アクチュエータシステムを有する内視鏡装置に関し、特に流体供給部から駆動部まで流体を供給するための管路を具備するアクチュエータシステムおよび前記アクチュエータシステムを有する内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の注入／吸引により駆動する駆動部を具備する流体駆動アクチュエータシステムは、柔軟な動作が可能であることからロボット、マニピュレータ、および医療装置等への応用が進んでいる。【０００３】
例えば、特開２００５−９５９８９号公報には、マッキベン型の空気アクチュエータを利用したロボットアームが提案されている。また、特開２００３−１８１７８０号公報には液体供給部を手動操作部で操作する手動式マニピュレータが開示されている。また、特開２００６−１０９０４号公報には、空気圧アクチュエータにより湾曲する湾曲部を有し、注入吸引する流体の流量と空気圧とを計測する内視鏡装置が開示されている。【０００４】
流体駆動アクチュエータシステムは、基本構成要素として、流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、管路と、管路を介して駆動部に流体を注入／吸引する流体供給部とを具備している。管路は流体の流路であり、電気アクチュエータにおける電線に相当し、駆動部と流体供給部とを分離して配置するために所定の長さを有する。【０００５】
流体駆動アクチュエータシステムの管路は内部の流体の圧力により容積、言い換えれば管路内部に滞留する流体の体積が変化しないように高い剛性を有することが好ましい。一方、流体供給部と離れた所望の位置まで駆動部を移動するために、管路は可撓性を有すること、すなわち容易に曲げることの可能な性質が要求される場合がある。しかし、剛性と可撓性とは相反する性質であり、両立することは容易ではない。さらに流体圧力は負荷の大きさによっても変化する。すなわち大きな負荷が駆動部にかかっている場合には流体圧力は高くなる。【０００６】
このため、可撓性を有する管路を具備した流体駆動アクチュエータシステムにおいて、駆動精度の高い、すなわち変位量精度または力量精度の高い制御を行うことは容易ではなかった。【０００７】
例えば、特開２００５−９５９８９号公報に開示された制御装置では、変位量と流体圧力との関係を予めメモリにテーブルとして記憶している。そして、そのテーブルをもとに所望の変位量に応じた流体圧力に制御している。そして変位量を計測し誤差を補償するために流体供給部が流体圧力を調整している。しかし既に説明したように流体圧力は負荷の大きさによっても変化するために、流体供給部がテーブルをもとに制御を行っても誤差を補償するのは容易ではないことがあった。【０００８】
また、特開２００３−１８１７８０号公報に開示された手動式マニピュレータでは管路として可撓性を有する耐圧性チューブを用いている。しかし可撓性と耐圧性とは相反する性質である。このため可撓性を重視すると耐圧性が劣化し流体圧力によるチューブの容積変化が大きくなる。一方、耐圧性を重視するとチューブの肉厚が厚くなったり補強部材が多くなったりするため、径が太くなると同時に可撓性が劣化してしまうことがあった。【０００９】
なお特開２００６−１０９０４号公報に開示された内視鏡装置においては流体の流量を計測する目的は、温度を計測することであった。このため、流体として温度により体積が変化する気体が使用されていた。【００１０】
本発明は、精度の高い制御が可能なアクチュエータシステムを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明の実施の形態のアクチュエータシステムは、流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、管路と、前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記流体供給部が前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備する。【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明の別の実施の形態の内視鏡装置は、流体の注入／吸引により駆動する湾曲部を構成する駆動部と、管路と、前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記流体供給部が前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備するアクチュエータシステムを有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】アクチュエータシステムの動作を説明するための説明図であり、駆動前の状態を示している。
【図１Ｂ】アクチュエータシステムの動作を説明するための説明図であり、チューブが変形しない場合示している。
【図１Ｃ】アクチュエータシステムの動作を説明するための説明図であり、チューブが膨張した場合を示している。
【図１Ｄ】アクチュエータシステムの動作を説明するための説明図でありチューブが収縮した場合を、示している。
【図２】第１の実施の形態のアクチュエータシステムを具備する内視鏡装置の全体構成を表す構成図である。
【図３】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を構成するマルチルーメンチューブの斜視図である。
【図４Ａ】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を説明するための説明図である。
【図４Ｂ】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を説明するための説明図である。
【図４Ｃ】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を説明するための説明図である。
【図４Ｄ】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を説明するための説明図である。
【図４Ｅ】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を説明するための説明図である。
【図４Ｆ】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの駆動部を説明するための説明図である。
【図５】第１の実施の形態のアクチュエータシステムの構成を説明するための構成図である。
【図６】シリンジポンプが出力する液体の体積と駆動部に入力される液体の体積との関係を示す説明図である。
【図７】流体圧力と駆動部に入力される液体の体積との関係を示す説明図である。
【図８】記憶部に記憶されている内部圧力によるチューブの体積変化量のテーブルを説明するための表である。
【図９】第２の実施の形態のアクチュエータシステムを具備するカテーテルを説明するための説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
最初に、図１Ａ〜図１Ｄを用いて、第１の実施の形態のアクチュエータシステム１０におけるチューブ１２の変形と変位量精度との関係について説明する。図１Ａに示すように本実施の形態のアクチュエータシステム１０は、駆動部１３と、管路であるチューブ１２と、流体供給部であるシリンジポンプ１１と、圧力測定部である圧力センサ１４とを具備する。駆動部１３にはチューブ１２を介してシリンジポンプ１１から液体が注入／吸引され、負荷２０に対して外力を及ぼす。なお図１Ａ〜図１Ｄにおいては説明のため駆動部１３を単純なシリンジ型として示し、チューブ１２の変形を誇張表示している。【００１５】
図１Ｂに示すように、チューブ１２が液体圧力により変形しない場合には、シリンジポンプ１１が入力部７（図２参照）からの入力にもとづく制御部５７（図５参照）の制御により、所定の体積Ｖ０の液体をチューブ１２に注入すると、駆動部１３はシリンジポンプ１１から注入された体積Ｖ０に応じた所定の変位量ΔＬ０だけ変位する。例えば、駆動部１３のシリンジの断面積をＳとすると、「ΔＬ０＝Ｖ０／Ｓ」である。このため、制御部がシリンジポンプ１１を駆動部１３に供給すべき体積の液体を出力するように制御しても駆動精度は劣化しない。【００１６】
これに対して、図１Ｃに示すように、可撓性を有するチューブ１２では、負荷２０等の影響により内部の液体圧力が高くなると膨張変形するために、チューブ１２の体積はΔＶ１だけ大きくなる。このため駆動部１３の変位量ΔＬ１は、チューブ１２が変形しない場合の変位量ΔＬ０よりも小さくなる。すなわち、「ΔＬ１＝（Ｖ０−ΔＶ１）／Ｓ」である。そして変位量ΔＬ１は負荷２０の大きさ、すなわち液体圧力により変化する。チューブ１２の材質、肉厚および長さ、そして液体圧力によりΔＶ１は変化するが、例えばΔＶ１＝０．５×Ｖ０である。【００１７】
そして図１Ｄに示すように、チューブ１２は負荷２０等の影響により内部の液体圧力が低下すると収縮変形するために、チューブ１２の体積はΔＶ２だけ小さくなる。このため駆動部１３の変位量ΔＬ２は、チューブ１２が変形しない場合の変位量ΔＬ０よりも大きくなる。すなわち、「ΔＬ２＝（Ｖ０＋ΔＶ２）／Ｓで」ある。【００１８】
以上の説明のように、可撓性管路を介して流体駆動するアクチュエータシステムでは、液体圧力によるチューブ１２の変形に起因して駆動精度が低下してしまうという問題がある。しかし後述するように、アクチュエータシステム１０では制御部５７（図５参照）が、チューブ１２の変形を考慮してシリンジポンプ１１を制御する。【００１９】
次に、図２を用いて第１の実施の形態のアクチュエータシステム１０を具備する内視鏡装置１について説明する。図２に示すように、内視鏡装置１は内視鏡２と、ＣＣＵ（カメラ・コントロール・ユニット）３と、光源装置４と、湾曲制御ユニット５と、入力部７と、モニタ８とを具備する。後述するように、湾曲制御ユニット５は、アクチュエータシステム１０の一部を構成する。【００２０】
内視鏡２は、挿入先端側から順に設けられた先端部２１と、湾曲部２２と、挿入部２３と、操作部２４と、ユニバーサルコード２５とを有する。内視鏡２の先端部２１には、被写体内部の観察対象を撮像する撮像素子であるＣＣＤ２１Ａが配設されている。ＣＣＤ２１Ａで撮像された映像信号は、ＣＣＵ３で信号処理され、モニタ８に内視鏡画像が出力される。【００２１】
また、先端部２１には照明光学系が設けられている。すなわち、光源装置４で発生した光はＬＧ（ライトガイド）を介して、先端部２１まで導光され、ＣＣＤ２１Ａによる観察の際の照明光として使用される。【００２２】
湾曲制御ユニット５は術者による入力部７の操作に応じた制御部５７（図５参照）の制御により、被検体の体内に挿入された湾曲部２２のマルチルーメンチューブ３２（図３、図４参照）にチューブ１２を介して液体を注入／吸引する。
映像信号ケーブル、ＬＧおよびチューブ１２等は、ユニバーサルコード２５内を通り、それぞれ、ＣＣＵコネクタ２７、光源装置コネクタ２８、湾曲制御ユニット用コネクタ２９を介して、ＣＣＵ３、光源装置４、湾曲制御ユニット５に接続されている。【００２３】
次に、図３および図４Ａ〜図４Ｆを用いて、湾曲部２２の構成について説明する。湾曲部２２は４方向に湾曲するために４個の駆動部を一体化したマルチルーメンチューブ３２を有し、４個の駆動部のそれぞれには液体を注入／吸引するためのチューブ１２が接続されている。【００２４】
図３に示すように、湾曲部２２は柔軟な材質、例えば、シリコーンゴムにより構成されている断面形状が円形状のマルチルーメンチューブ３２と、マルチルーメンチューブ３２の４つの円弧状断面の周辺ルーメン３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれに接続されているチューブ１２Ａ〜１２Ｄとを有する。以下、同じ機能を有する複数の構成要素を指すときは末尾のアルファベット１文字を省略する。例えば、４個の周辺ルーメン３０Ａ〜３０Ｄのそれぞれを指すときは周辺ルーメン３０といい、４本のチューブ１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれを指すときはチューブ１２という。【００２５】
次に、図４Ａ〜図４Ｆを用いてマルチルーメンチューブ３２の構造についてさらに説明する。駆動部１３はマルチルーメンチューブ３２と、内径規制部材である内径規制チューブ３９と外径規制部材である外径規制ブレード４１を主要構成部材として形成されている。マルチルーメンチューブ３２は円形断面の中央位置に中央ルーメン３２Ａが軸方向に沿って延設されている。そして、中央ルーメン３２Ａの内部には前述したケーブルおよびＬＧ等の内蔵物が挿通されるようになっている。【００２６】
中央ルーメン３２Ａの周囲の管壁には、４つの円弧状断面の周辺ルーメン３０が周方向に略等間隔に配設されている。また、４つの円弧状断面の周辺ルーメン３０の前後の両端は、それぞれ図４Ｅ、図４Ｆに示すようにシリコーンゴムの充填剤３８Ａ、３８Ｂにより封止されている。すなわち、４つの周辺ルーメン３０を用いて４つの密閉された小部屋３１Ａ〜３１Ｄが形成されている。【００２７】
４つの円弧状の周辺ルーメン３０の内視鏡の基端側の充填剤３８Ｂには、各小部屋３１内に液体を注入し、また各小部屋３１内から液体を吸引するために、チューブ１２の先端部が挿入配置されている。【００２８】
また、マルチルーメンチューブ３２の先端部の端部には、前口金３３Ａが、さらに基端側の端部には、後口金３３Ｂが、それぞれ接着等により接続されている。そして、マルチルーメンチューブ３２の中央ルーメン３２Ａには、内径規制部材として内径規制チューブ３９が挿入配置されている。【００２９】
マルチルーメンチューブの外側には、外径規制部材として、例えばステンレスワイヤ等で筒状に編みこんだ外径規制ブレード４１が被されている。この外径規制ブレード４１の両端部は、それぞれマルチルーメンチューブ３２の前口金３３Ａと後口金３３Ｂの位置で、はんだによって固定されている。【００３０】
また、外径規制ブレード４１の外周面は、図示しない外皮チューブが被覆されている。外皮チューブは、例えば、ふっ素ゴム、ウレタンゴム、ラテックスゴムなどの材料からできている。そして、この外皮チューブの両端部分はそれぞれマルチルーメンチューブの前口金３３Ａと後口金３３Ｂの位置で糸縛りされ、さらに、この糸の外側は接着剤により固定されている。【００３１】
マルチルーメンチューブ３２の４つの周辺ルーメン３０の各小部屋３１に対して選択的に液体を注入／吸引することにより、湾曲部２２は湾曲動作する。なお、本実施の形態では４つの周辺ルーメン３０の各小部屋３１が４つの湾曲方向、すなわち左右方向および上下方向のいずれかにそれぞれ対応するように設定されている。【００３２】
マルチルーメンチューブ３２は、チューブ１２を介して周辺ルーメン３０のいずれかの小部屋３１に液体が注入されると、液体が注入された小部屋３１は体積が増加するため外側および内側に膨らもうとする。しかし、外径規制部材としての外径規制ブレード４１は小部屋３１が外側に膨らもうとするのを規制する。また、内径規制チューブ３９は小部屋３１が内側に膨らむのを規制する。このため、小部屋３１は、外側、内側のいずれにも膨らむことができないため、軸方向に伸びることになる。このため、マルチルーメンチューブ３２は、液体が注入された小部屋３１と反対側に湾曲する。そしてマルチルーメンチューブ３２の湾曲角を減少する際には内部の液体を吸引すればよい。【００３３】
ここで、内視鏡装置１の挿入部２３は被検体の体内の管腔に沿って挿入するために柔軟性が重視される。このため挿入部２３の内部に挿通するチューブ１２は可撓性を有すること、すなわち挿入部２３の変形を妨げないように柔軟性を有することが重要である。またチューブ１２の材質はさらにオートクレーブ滅菌処理等を考慮して、可撓性を有する公知の材料の中から選択可能であり例えば、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ポリプロピレン共重合体）、ポリ塩化ビニル、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリイミド、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、シリコーン樹脂、シリコーンゴムなどの材料、好ましくは、シリコーン系材料を用いて、比較的薄い肉厚で中空構造に構成されている。【００３４】
また、駆動のための液体としては、水または油等を使用可能であるが、生理食塩水を用いることが好ましい。生体内に液体が放出された場合に被検体へのダメージが少ないためである。【００３５】
次に、図５を用いて内視鏡装置１のアクチュエータシステム１０の構成について説明する。アクチュエータシステム１０は既に説明したように４個の駆動部を、それぞれ独立して駆動するために、４個のシリンジポンプ１１Ａ〜１１Ｄと、４個の圧力センサ１４Ａ〜１４Ｄ等とを具備する。言い換えればアクチュエータシステム１０は、湾曲制御ユニット５を共有する４個のアクチュエータシステムから構成されている。以下、説明を簡単にするために、いずれか１個のシリンジポンプ１１と圧力センサ１４とについて説明する。【００３６】
既に説明したようにアクチュエータシステム１０は、内視鏡２の湾曲部２２を湾曲するためのアクチュエータである。流体供給部であるシリンジポンプ１１はチューブ１２を介して挿入部２３の小部屋３１に液体を注入する。なお液体は小部屋３１とチューブ１２とシリンジポンプ１１とが形成する密閉空間内を移動するだけであり系外に放出されることはない。このためアクチュエータシステム１０は駆動流体を放出するアクチュエータシステムと異なり流体を供給し続ける必要がなく小型化が可能である。【００３７】
そしてアクチュエータシステム１０では、負荷２０の変化によるチューブ１２の変形を考慮して制御部５７がシリンジポンプ１１を制御する。すなわちアクチュエータシステム１０は、内部圧力によるチューブ１２の体積変化量を予め記憶する記憶部５６を具備し、制御部５７は記憶部５６が記憶するチューブ１２の体積変化量、圧力センサ１４が測定する圧力、および、シリンジポンプ１１が駆動部の小部屋３１に注入／吸引する液体の体積、にもとづいてシリンジポンプ１１を制御する。【００３８】
既に説明したように可撓性を有するチューブ１２は内部圧力、すなわち液体圧力に応じて膨張または収縮し体積、すなわち内部に滞留する液体の体積が変化する。チューブ１２の体積が変化すると、シリンジポンプ１１が所定量の体積の流体を出力、すなわち押し出しても、駆動部１３である小部屋３１に注入される流体の体積が変化する。【００３９】
図６は、シリンジポンプ１１が出力する液体の体積と、駆動部に注入／吸引される液体の体積の関係を示している。図６に示すように流体圧力が０の場合にはポンプ出力体積と駆動部入力体積とは等しい。しかし、注入の場合、流体圧力がＰｘ１、Ｐｘ２、Ｐｘ３と大きくなるに従い、ポンプ出力体積に対して駆動部入力体積は減少する。逆に吸引の場合、流体圧力が−Ｐｙ１、−Ｐｙ２、−Ｐｘ２と負側に大きくなるに従い、ポンプ出力体積に対して駆動部入力体積は増加する。そして駆動部１３に入力（注入／吸引）される液体の体積は駆動部の変位量ΔＬと相関がある。【００４０】
図７は上記現象を別の観点から説明するための図であり、シリンジポンプ１１が出力する液体の体積が一定量、Ｖ０の場合に、実際に駆動部１３に入力される液体の体積を示している。【００４１】
図６および図７に示す、内部圧力によるチューブ１２の体積変化量ΔＶは予め測定または算出可能である。なおチューブ１２は温度により剛性が変化するために内部圧力による体積変化量は温度により変化する。アクチュエータシステム１０は被検体の体内で使用されるため、被検体の体温、例えば摂氏３６〜３８度における体積変化量を用いることが好ましい。【００４２】
内部圧力によるチューブ１２の体積変化量は、内部圧力Ｐをパラメータとする数式、または図８に示すようなテーブルとして記憶部５６に記憶されている。【００４３】
アクチュエータシステム１０では、記憶部５６に記憶されている情報と圧力センサ１４が検出した内部圧力Ｐとをもとに、制御部５７が、シリンジポンプ１１を制御する。このため、負荷変化によりチューブ１２の体積変化があっても駆動部１３は精度の高い制御が可能である。ここで精度は駆動部１３の変位量精度または駆動力量精度である。変位量精度とは図１（Ｃ）および図１（Ｄ）を用いて説明した「ΔＬ１」、「ΔＬ２」が小さいことであり、駆動力量精度は圧力Ｐを駆動部断面積Ｓで割り算した力量の精度である。【００４４】
以上の説明のように、本実施形態の内視鏡装置のアクチュエータシステム１０は、負荷の変化等によりチューブ１２の内部圧力が変化しても精度の高い制御が可能である。また、可撓性を有するチューブ１２を用いるため挿入部２３の挿入性を害することなく、かつ細径のチューブを使用可能であるため挿入部の細径化にも寄与する。【００４５】
なお、図５等に示すように、内視鏡２、すなわち駆動部１３およびチューブ１２は湾曲制御ユニット用コネクタ２９等を介して湾曲制御ユニット５、すなわち流体供給部であるシリンジポンプ１１と着脱自在である。複数の内視鏡を準備し、そのいずれかの内視鏡２を使用する場合には、内視鏡２、すなわち駆動部１３またはチューブ１２が識別部５５を有することが好ましい。識別部５５は制御部５７が内視鏡２の種類等を識別することのできる識別情報を記憶したＲＯＭである。識別部５５が記憶する識別情報は制御部５７が識別可能であれば、識別部５５自体の電気抵抗値、バーコード等で種類等を表示するものであってもよい。【００４６】
複数の内視鏡の中から接続する内視鏡を選択可能な内視鏡装置１においては記憶部５６は、それぞれの内視鏡の種類等に応じたチューブ１２の体積変化量の情報を記憶し、制御部５７は識別部５５の識別情報にもとづいて、接続された内視鏡２を識別し、その内視鏡２に応じた体積変化量の情報をもとにシリンジポンプ１１を制御する。【００４７】
前記構成のアクチュエータシステム１０は、複数の内視鏡のうちのいずれかを使用しても、精度の高い制御が可能であるため利便性が高い。【００４８】
＜第２の実施の形態＞
次に、図９を用いて第２の実施の形態のアクチュエータシステム１０Ｂを具備する能動カテーテル（以下「カテーテル」という）６０について説明する。図９に示すようにカテーテル６０は内視鏡２Ｂの操作部２４近傍に配設された処置具挿入孔２４Ａから挿入部２３Ｂの内部に配設された処置具チャンネルに挿通され、先端部の処置具突出孔２４Ｂから突出する。そしてカテーテル６０は被検体の体内（ＶＡ）にて組織３の処置、例えば組織採取等を行う。カテーテル６０は入力部７Ｂの操作により先端部６１を湾曲するための湾曲部２２Ｂを有している。なお、カテーテル６０は内視鏡２Ｂの先端部２１が被検体内ＶＡの組織３近傍まで挿入された後に、処置具突出孔２４Ｂから突出させることにより使用される。【００４９】
湾曲部２２Ｂは２方向に湾曲可能であるために、アクチュエータシステム１０Ｂは２個のシリンジポンプ１１Ｅ、１１Ｆ、２個の圧力センサ１４Ｅ、１４Ｆ、２本のチューブ（１２Ｅ、１２Ｆ）、２個の駆動部（１３Ｅ、１３Ｆ）、記憶部５６Ｂ、制御部５７Ｂを有しているが、以下説明のため１個の駆動部等についてのみ説明する。駆動部１３の基本構成は図１または図３等と同じであるが、アクチュエータシステム１０Ｂにおいては駆動のための流体として気体、例えば空気を有している。【００５０】
すなわち、アクチュエータシステム１０Ｂにおいてはシリンジポンプ１１と可撓性を有するチューブ１２と駆動部１３とが形成する密閉空間内に空気が封入されている。ここで、空気は液体と異なり弾性流体であるため圧力により体積が変化する。すなわち弾性流体である空気に一様な圧力Ｐを加えると、体積がＰ／ｋの割合で減少する。このｋを体積弾性率といい物質特有の定数である。【００５１】
アクチュエータシステム１０Ｂにおいては、記憶部５６Ｂは、内部圧力によるチューブ１２の体積変化量だけでなく、空気の体積弾性率を予め記憶する。そして、制御部５７Ｂは記憶部５６Ｂが記憶するチューブ１２の体積変化量および空気の体積弾性率と、圧力センサ１４が測定する内部圧力と、シリンジポンプ１１Ａが駆動部１３に注入／吸引する空気の体積と、にもとづいてシリンジポンプ１１を制御する。【００５２】
このため、アクチュエータシステム１０Ｂは、第１の実施の形態のアクチュエータシステム１０が有する効果に加えて、弾性流体である空気を駆動流体として使用しているが圧力変化による空気の体積変化により駆動精度が低下することがない。【００５３】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。例えば、複数のシリンジポンプが、それぞれの管路を介して、それぞれの駆動部に流体を注入／吸引する制御を行う制御部を具備するアクチュエータシステムを例に説明したが、もちろん１個のシリンジポンプが、１本の管路を介して、１個の駆動部に流体を注入／吸引する制御を行う制御部を具備するアクチュエータシステムであってもよい。【００５４】
また、単体で使用される能動カテーテルのアクチュエータシステムにおいては、経皮的、経鼻的、経口的に細く複雑なパターンの体腔（血管、尿管、卵管、胆管、膵管など）内に迅速かつ確実な選択性をもって挿入し得るために細径で、かつ高い可撓性が要求されるために、本発明のアクチュエータシステムを好ましく用いることができる。【００５５】
また能動カテーテルのアクチュエータシステムにおいても、第１の実施の形態で説明したように駆動流体として液体を用いてもよい。特に血管内で用いる能動カテーテルにおいては生理食塩水を好ましく用いることができる。【００５６】
また駆動部は駆動流体により駆動可能であればよく、図１に示したようにシリンジ型の可動部の移動をワイヤで負荷に伝達する機構等であってもよい。さらに記憶部、制御部は内視鏡装置全体の制御を行う例えばＣＰＵの一部であってもよい。【００５７】
さらにアクチュエータシステムとしては内視鏡２用および能動カテーテル６０用、すなわち医療装置用途を例に説明したが、これに限られるものではない。【００５８】
すなわち、本発明の要旨を変えない範囲において、本発明は種々の変更、改変等ができる。【００５９】
以上の説明のように、本発明の実施の形態の内視鏡装置は、液体の注入／吸引により駆動する湾曲部を構成する駆動部と、可撓性を有するチューブと、前記チューブを介して前記駆動部に前記液体を注入／吸引するシリンジポンプと、前記チューブの内部圧力を測定する圧力測定部と、前記内部圧力による前記チューブの体積変化量を予め記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記駆動部に注入／吸引する前記液体の体積、にもとづいて前記シリンジポンプを制御する制御部と、を具備するアクチュエータシステムを有する。【００６０】
本出願は、２００９年７月２８日に日本国に出願された特願２００９−１７５６３７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
2011013425.tif 000015
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年7月28日(2010.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成すべく、本発明の実施の形態のアクチュエータシステムは、流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、前記流体が流れる管路と、前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記流体供給部が前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明の別の実施の形態の内視鏡装置は、流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動力により湾曲する湾曲部と、前記流体が流れる管路と、を有する内視鏡と、前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記流体供給部が前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、
前記流体が流れる管路と、
前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、
前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、
前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備することを特徴とするアクチュエータシステム。
【請求項２】
前記流体供給部が、前記管路に注入／吸引する前記流体の体積を計測可能なシリンジポンプであることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項３】
前記流体が前記駆動部と前記管路と前記流体供給部とが形成する密閉空間内を移動することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項４】
前記流体供給部が被検体の体外に配設され、前記管路を介して前記被検体の体内に挿入された前記駆動部に前記流体を注入／吸引することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項５】
前記記憶部が記憶する前記体積変化量が、前記被検体の体内温度における値であることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータシステム。
【請求項６】
前記管路が、前記流体供給部から着脱自在であり、
前記駆動部または前記管路が識別情報を記憶する識別部を有し、
前記制御部が、前記体積変化量、前記内部圧力、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、および前記識別情報にもとづいて、前記流体供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項７】
前記流体が液体であることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項８】
前記液体が生理食塩水であることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータシステム。
【請求項９】
前記流体が気体であり、
前記記憶部が、さらに前記気体の体積弾性率を予め記憶し、
前記制御部が、前記記憶部が記憶する前記体積変化量および前記体積弾性率と、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力と、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積と、にもとづいて前記流体供給部を制御することを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータシステム。
【請求項１０】
流体の注入／吸引により駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動力により湾曲する湾曲部と、前記流体が流れる管路と、を有する内視鏡と、
前記管路を介して前記駆動部に前記流体を注入／吸引する流体供給部と、
前記管路の内部圧力を測定する圧力測定部と、
前記内部圧力による前記管路の体積変化量を予め記憶する記憶部と、
前記記憶部が記憶する前記体積変化量、前記圧力測定部が測定する前記内部圧力、および、前記駆動部に注入／吸引する前記流体の体積、にもとづいて前記流体供給部を制御する制御部と、を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１１】
前記流体供給部が、前記管路に注入／吸引する前記流体の体積を計測可能なシリンジポンプであることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記流体が前記駆動部と前記管路と前記流体供給部とが形成する密閉空間内を移動することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記流体供給部が被検体の体外に配設され、前記管路を介して前記被検体の体内に挿入された前記駆動部に前記流体を注入／吸引することを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記液体が生理食塩水であることを特徴とする請求項１０に記載の内視鏡装置。
【国際調査報告】
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